KR101103903B1

KR101103903B1 - 하이브리드 서브캐리어 맵핑 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR101103903B1
Application number: KR1020097017435A
Authority: KR
Inventors: 형 지. 명
Original assignee: 폴리테크닉 인스티튜트 오브 뉴욕 유니버시티
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2012-01-17
Also published as: EP2122870A2; US8649364B2; KR20100099042A; WO2008091951A3; US20130010703A1; WO2008091951A2; JP2010517440A; EP2122870A4

Abstract

직교 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 기술을 이용하여 전송에 있어서 상이한 맵핑 스킴들을 조화시키는 방법 및 시스템으로서, 송신기로의 입력 데이터가 N-포인트 이산 푸리에 변환(N-포인트 DFT), 서브캐리어 맵핑, M-포인트 이산 푸리에 역변환(M-포인트 IDFT) 및 순환 프리픽스(CP) 삽입을 위해 변조되는 복소수들의 시퀀스로의 변환에 의해 확산되고, 확산 및 변조된 데이터가 전송되고, 수신기에 의해 수신되며, 수신된 데이터가 순환 프리픽스(CP) 제거, M 포인트 이산 푸리에 변환(M 포인트 DFT), 서브캐리어 디맵핑 및 등화, 및 N 포인트 이산 푸리에 역변환(N 포인트 IDFT)을 위해 역확산 및 복조되는 방법 및 시스템이 개시된다.

하이브리드 서브캐리어 맵핑, 직교 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 기술, 순환 프리픽스, 이산 푸리에 변환

Description

하이브리드 서브캐리어 맵핑 방법 및 시스템{HYBRID SUBCARRIER MAPPING METHOD AND SYSTEM}

<관련 출원의 진술>

본 특허 출원은 본 명세서에 참고 문헌으로 포함되는, 2007년 1월 23일자로 출원된 미국 특허 가출원 번호 60/886,185에 기초하고, 그에 대한 우선권을 주장한다.

본 발명은 일반적으로 단일 캐리어 주파수 분할 다중 액세스(SC-FDMA) 시스템에서 다수의 맵핑 스킴을 조화시키기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 구체적으로는 상이한 맵핑 스킴들을 조화시키기 위한 직교 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 기술의 이용, 및 국지화되고 분산된 맵핑 스킴들을 조화시키는 단일 캐리어 코드-주파수 분할 다중 액세스(SC-CFDMA) 시스템을 생성하는 부분으로서 적용될 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 여러 무선 통신 표준들은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 및 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA)를 이용하여 높은 비트 레이트를 달성한다. 이러한 접근법들에서, 신호는 서브캐리어들 사이에 "확산" 및 분산되며, 서브캐리어들은 신호의 부분들을 병렬로 전송한다. 서브캐리어 주파수들은 변조된 데이터 스 트림들이 서로 직교하여 서브채널들 사이의 크로스토크가 제거되고 캐리어간 보호 대역들이 필요하지 않도록 선택된다. 수신단은 병렬 전송된 부분들을 재결합한다. 도 1은 OFDMA 시스템 내의 송신 및 수신의 흐름도이다. OFDM 및 OFDMA 시스템들은 높은 피크 대 평균 전력비(PAPR), 채널 내의 스펙트럼 공백들을 극복하기 위한 적응성 또는 코딩된 스킴에 대한 필요, 및 캐리어 주파수 오프셋에 대한 높은 감도를 갖는다.

SC-FDMA는 신호에 대해 푸리에 변환을 수행한 후에 서브캐리어들을 이용하여 신호를 병렬이 아닌 직렬 송신을 통해 전송함으로써 OFDM 및 OFDMA 시스템들에 존재하는 문제들의 일부를 극복한다. 전송의 수신시, 푸리에 역변환이 수행된다. 도 2는 이러한 프로세스의 흐름도이다. SC-FDMA는 OFDM 및 OFDMA보다 낮은 PAPR을 제공하지만, 그의 유효성은 이용되는 맵핑 스킴의 선택에 의해 제한된다. SC-FDMA 시스템들이 서브캐리어들을 단말기들 사이에 할당하기 위한 두 가지 접근법이 존재한다. 국지화된 SC-FDMA(LFDMA)에서, 각각의 단말기는 한 세트의 인접 서브캐리어들을 이용하여 그의 심벌들을 전송한다. 따라서, LFDMA 전송의 대역폭은 시스템 대역폭의 분수로 제한된다. LFDMA는 해당 사용자가 양호한 전송 특성을 갖는 신호 대역의 일부에서 서브캐리어들에 각각의 사용자를 할당하는 경우에 주파수 선택적 페이딩의 존재하에 다중 사용자 다이버시티를 잠재적으로 달성할 수 있다. 대안 접근법은 단말기에 할당된 서브캐리어들이 전체 신호 대역에 걸쳐 확산되는 분산 SC-FDMA이다. 이러한 접근법은 주파수 선택적 페이딩에 대해 강건한데, 이는 정보가 전체 신호 대역에 걸쳐 확산되기 때문이다. 분산 SC-FDMA의 하나의 구현은 점 유된 서브캐리어들이 서로 등거리에 있는 인터리빙된 FDMA(IFDMA)이다.

도 3은 두 가지 맵핑 스킴의 비교이다. 이 도면에는, 3개의 단말기가 존재하며, 각각의 단말기는 총 12개의 서브캐리어를 가진 시스템에서 4개의 서브캐리어 상에서 심벌들을 전송한다. LFDMA에서 단말기 1은 서브캐리어 0, 1, 2, 3을 사용하며, 분산 스킴에서 단말기 1은 서브캐리어 0, 3, 6, 9를 사용한다.

이러한 현재의 SC-FDMA 접근법은 소정의 측면에서는 결함이 있다. 예를 들어, 종래의 SC-FDMA는 상이한 동시 이동 사용자들에 대해, 또는 비교적 정적인 사용자 및 많이 이동하는 사용자에 대해 분산 및 국지화된 맵핑 스킴들 양자를 효율적으로 조화시키지 못하는데, 이는 서브캐리어들이 오버랩되지 않아야 하기 때문이다.

따라서, 국지화 및 분산된 맵핑 스킴들의 전송을 조화시켜 각각의 스킴의 장점들을 이용하는 방법 및 시스템이 필요하다. 또한, 복수의 동시 이동 신호들 및 매우 이동적인 신호와 동시에 비교적 정적인 신호를 조화시키는 방법 및 시스템이 필요하다. 본 발명에 이러한 필요들 및 다른 필요들에 관한 것이다.

<발명의 요약>

본 발명은 국지화 및 분산된 서브캐리어 맵핑들을 조화시키는 방법을 제공한다. 본 발명은 직교 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 기술의 이용을 통해 양 맵핑들을 조화시킨다.

요컨대, 프로세스에 있어서, 송신기는 이진 입력 신호가 여러 가능한 변조 포맷들 중 하나에서 복소수들의 시퀀스(x_n)로 변환되는 확산을 수행한다. 시스템은 각각의 단말기의 현재 채널 조건들에 매칭되도록 변조 포맷, 따라서 전송 비트 레이트를 적응시킨다. 이어서, 송신기는 변조 심벌들(x_n)을 블록들로 그룹화하며, 각각의 블록은 N개의 심벌을 포함한다.

SC-FDMA 서브캐리어들을 변조하는 제1 단계는 N-포인트 이산 푸리에 변환(DFT)을 수행하여 입력 심벌들의 주파수 도메인 표현을 생성하는 것이다. 이어서, 송신기는 Q_code 및 Q_frequency 값들과 연계하여 N 포인트 DFT 출력들의 각각을 전송 가능한 M(>N)개의 직교 서브캐리어들 중 하나에 맵핑한다. M의 통상적인 값은 256개의 서브캐리어이며, N=M/Q는 M의 정수배이다. Q는 심벌 시퀀스의 대역폭 확산 계수이다. 모든 단말기가 블록당 N개의 심벌을 전송하는 경우, 시스템은 공동 채널 간섭 없이 Q개의 동시 전송을 처리할 수 있다. Q는 또한 Q_code x Q_frequency와 동일하며, 여기서 Q_code는 이용 가능한 코드 세트들의 수를 나타내고, Q_frequency는 각각의 코드에 대해 이용 가능한 주파수 세트들의 수를 나타낸다. Q_code는 개별 맵핑 스킴들에서 심벌들을 구별한다. 서브캐리어 맵핑의 결과는 한 세트의 복소수 서브캐리어 진폭들이다.

M-포인트 역 DFT(IDFT)는 서브캐리어 진폭들을 복소수 시간 도메인 신호로 변환한다. 이어서, 각각의 복소수 시간 도메인 신호는 단일 주파수 캐리어를 변조하며, 변조된 심벌들이 결국 순차 전송된다.

수신기는 수신된 신호를 M 포인트 DFT를 통해 주파수 도메인으로 변환하고, 서브캐리어들을 디맵핑한 후, 주파수 도메인 등화를 수행한다. 이러한 등화는 단일 캐리어를 이용하는 변조에 의해 유발되는 심벌간 간섭을 제거하기 위해 필요하다. 등화된 심벌들은 N 포인트 IDFT를 통해 시간 도메인으로 역변환되며, 검출 및 디코딩이 시간 도메인에서 이루어진다.

종래의 SC-FDMA 방법에 대비되는 새로운 방법의 이익들은 국지화 및 분산된 맵핑 스킴들의 공존, 및 보다 높은 셀 및 무선 광대역 전송 능력을 포함한다.

본 발명은 다음과 같은 첨부 도면들과 관련된 본 발명의 다양한 실시예에 대한 아래의 상세한 설명을 고려할 때 보다 완전히 이해될 수 있다.

도 1은 종래의 OFDMA 시스템의 흐름도.

도 2는 종래의 SC-FDMA 시스템의 흐름도.

도 3은 SC-FDMA 시스템들에 대한 분산 맵핑 스킴 및 국지화 맵핑 스킴의 비교를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 SC-CFDMA 시스템의 흐름도.

도 5는 종래 기술과 비교되는 본 발명의 응용을 나타내는 도면.

도 6은 분산 및 국지화된 두 가지 서브캐리어 맵핑 스킴을 나타내는 도면.

도 7은 서브캐리어 맵핑 스킴을 나타내는 도면.

도 8은 전체 사용자 수가 64명이고 채널 정보 피드백 지연이 3 ms인 상이한 자원 스케쥴링 스킴들에 대한 전체 데이터 처리량의 차트를 나타내는 도면.

도 9는 SC-FDMA 변조 전에 직교 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 기술을 이용함으로써, 분산 및 국지화된 맵핑 양자가 서브캐리어들이 오버랩된 상태에서 공존할 수 있는 것을 나타내는 도면.

도 10은 하이브리드 서브캐리어 맵핑 방법과 종래의 다른 서브캐리어 맵핑 방법들 사이의 전체 처리량을 비교하는 차트를 나타내는 도면.

도 1은 종래의 OFDMA 시스템의 흐름도이고, 도 2는 본 발명과 비교하기 위한 종래의 SC-FDMA 시스템의 흐름도이다. 도 3은 SC-FDMA 시스템들에 대한 분산 맵핑 스킴 및 국지화 맵핑 스킴의 비교이다.

도 4는 SC-CFDMA 시스템을 통한 본 발명의 일 실시예의 흐름도이다. 프로세스를 시작하기 위해, 송신기(10)는 확산기(12) 및 SC-FDMA 변조 유닛(14)을 포함한다. 확산기(12)에 입력된 데이터(50)는 통상의 방식으로 확산되는데, 여기서 이진 입력 신호는 여러 가능한 변조 포맷들 중 하나에서 복소수들의 시퀀스(x_n)로 변환된다. 시스템은 각각의 단말기의 현재 채널 조건들에 매칭되도록 변조 포맷, 따라서 전송 비트 레이트를 적응시킨다. 이어서, 확산된 데이터(52)는 SC-FDMA 변조 유닛(14)으로 전송된다.

이어서, 송신기는 변조 심벌들(x_n)을 블록들로 그룹화하는데, 각각의 블록은 N개의 심벌을 포함한다. SC-FDMA 변조 유닛(14)은 N 포인트 이산 푸리에 변환(N 포인트 DFT)(16), 서브캐리어 맵핑(18), M 포인트 이산 푸리에 역변환(M 포인트 IDFT)(20) 및 순환 프리픽스(CP) 삽입(22)을 위한 모듈들 또는 서브루틴들을 포함한다. SC-FDMA 서브캐리어들을 변조하는 제1 단계는 N-포인트 DFT(16)를 수행하여 입력 심벌들의 주파수 도메인 표현을 생성하는 것이다. 이어서, 송신기(10)는 서브캐리어 맵핑(18)을 이용하여 아래에 더 설명되는 Q_code 및 Q_frequency 값들과 연계하여 N 포인트 DFT 출력들의 각각을, M 포인트 IDFT(20)를 이용하여 전송 가능한 M(>N)개의 직교 서브캐리어들 중 하나에 맵핑한다. M-포인트 IDFT(20)는 서브캐리어 진폭들을 복소수 시간 도메인 신호로 변환한다. 이어서, 각각의 복소수 시간 도메인 신호는 단일 주파수 캐리어를 변조하며, 변조된 심벌들이 결국 순차 전송된다.

M의 통상적인 값은 256개의 서브캐리어이며, N=M/Q는 M의 정수배이다. Q는 심벌 시퀀스의 대역폭 확장 계수이다. 모든 단말기가 블록당 N개의 심벌을 전송하는 경우, 시스템은 공동 채널 간섭 없이 Q개의 동시 전송을 처리할 수 있다. Q는 또한 Q_code x Q_frequency와 동일하며, 여기서 Q_code는 이용 가능한 코드 세트들의 수를 나타내고, Q_frequency는 각각의 코드에 대해 이용 가능한 주파수 세트들의 수를 나타낸다. Q_code는 개별 맵핑 스킴들에서 심벌들을 구별한다. 서브캐리어 맵핑의 결과는 한 세트의 복소수 서브캐리어 진폭들이다.

송신기(10)는 송신 전에 2개의 다른 신호 처리 동작을 수행할 수 있다. 송신기는 다중 경로 전파로 인한 블록간 간섭(IBI)을 방지하기 위한 보호 시간을 제공하기 위해 한 세트의 심벌들을 삽입할 수 있는데, 이는 순환 프리픽스(CP) 삽입(22)으로 지칭된다. 송신기는 또한 대역외 신호 에너지를 줄이기 위해 펄스 쉐이핑(pulse shaping)으로 지칭되는 선형 필터링 동작을 수행할 수 있다. 일반적으로, CP는 여러 이유로 각각의 블록의 시작에 추가되는 블록의 최종 부분의 사본이다. 첫째, CP는 연속 블록들 간의 보호 시간으로서 작용한다. CP의 길이가 채널의 최대 지연 확산, 또는 대략적으로 채널 임펄스 응답의 길이보다 긴 경우에, IBI는 존재하지 않는다. 둘째, CP는 블록의 최종 부분의 사본이므로, 이산 시간 선형 컨볼루션을 이산 시간 순환 컨볼루션으로 변환한다. 따라서, 채널을 통해 전파되는 전송 데이터는 채널 임펄스 응답과 전송 데이터 블록 간의 순환 컨볼루션으로서 모델링될 수 있는데, 여기서 주파수 도메인은 DFT 주파수 샘플들의 포인트와이즈 곱(point-wise multiplication)이다. 이어서, 채널 왜곡을 제거하기 위해, 수신된 신호의 DFT는 간단히 채널 임펄스 응답의 DFT에 의해 포인트와이즈 방식으로 나누어지거나, 더 정교한 주파수 도메인 등화 기술이 구현될 수 있다.

SC-FDMA 변조 유닛(14)에서 출력되는 데이터 또는 신호(54)는 송신기(10)로부터 채널(60)을 통해 송신 데이터 또는 신호(56)로서 전송된다.

수신기(70)는 SC-FDMA 복조 유닛(72) 및 역확산기(74)를 포함한다. 복조 유닛(72)은 순환 프리픽스(CP) 제거(76), M 포인트 이산 푸리에 변환(M 포인트 DFT)(78), 서브캐리어 디맵핑 및 등화(80) 및 N 포인트 이산 푸리에 역변환(N 포인트 IDFT)(82)을 위한 모듈들 또는 서브루틴들을 포함한다. SC-FDMA 복조 유닛(72)은 수신된 송신 데이터 또는 신호(56)로부터 순환 프리픽스(CP)를 제거(76)하고, 신호(56)를 M 포인트 DFT(78)를 통해 주파수 도메인으로 변환하고, 서브캐리어들을 디맵핑한다(80). 서브캐리어들을 디맵핑한 후에, 수신기(70)는 주파수 도메인 등화를 수행한다. 이러한 등화는 단일 캐리어를 이용하는 변조에 의해 유발되는 심벌간 간섭을 제거하기 위해 필요하다. 등화된 심벌들은 N 포인트 IDFT(82)를 통해 시간 도메인으로 역변환되어 복조 데이터(58)가 된다.

복조 데이터(58)는 역확산기(74)에서 컨볼루션 방식으로 역확산되며, 역확산된 데이터(60)는 시간 도메인에서 검출되고(84) 디코딩된다.

도 5는 동일 수의 사용자들에 대해 점유된 서브캐리어들에 관하여 본 발명의 SC-CFDMA를 종래의 SC-FDMA와 비교하는 본 발명의 응용이다. SC-FDMA 예는 4명의 사용자에 대해 분산된 맵핑을 나타내고 있다. 상이한 맵핑들을 이용하는 직교 시퀀스 확산 스펙트럼 기술의 이용을 통해, SC-CFDMA 예는 동일한 4명의 사용자를 수용하기 위해 2개의 주파수에 걸쳐 2개의 코드를 사용한다.

단일 캐리어 변조 및 주파수 도메인 등화를 이용하는 단일 캐리어 주파수 분할 다중 액세스(SC-FDMA)는 OFDMA 시스템과 유사한 성능 및 본질적으로 동일한 전체 복잡성을 갖는 기술이다. OFDMA에 대비되는 하나의 현저한 이점은 SC-FDMA 신호가 그의 고유한 단일 캐리어 구조로 인해 더 낮은 PAPR을 갖는다는 점이다. SC-FDMA는 송신 전력 효율에 있어서 더 낮은 PAPR이 이동 단말기에 크게 이로운 업링크 통신에서 특히, OFDMA에 대한 매력적인 대안으로서 크게 주목받아 왔다. 이것은 3GPP의 LTE(Long Term Evolution) 단계(Evolved UTRA)에서 현재 업링크 다중 액세스 스킴에 대한 후보이다. 도 1은 OFDMA 시스템의 송신기 및 수신기 구조를 나타내고, 도 2는 SC-FDMA 시스템의 송신기 및 수신기 구조를 나타낸다.

SC-FDMA 시스템의 송신기는 이진 입력 신호를 변조된 서브캐리어들의 시퀀스로 변환한다. 블록은 모든 서브캐리어를 한 번 전송하는 데 사용되는 시간이다. 이어서, 송신기는 변조 심벌들을 블록들로 그룹화하며, 각각의 블록은 N개의 심벌을 포함한다. SC-FDMA 서브캐리어들을 변조하는 제1 단계는 N 포인트 이산 푸리에 변환(DFT)을 수행하여 입력 심벌들의 주파수 도메인 표현을 생성하는 것이다. 이어서, 송신기는 N개의 DFT 출력들의 각각을 전송 가능한 M개의 직교 서브캐리어들 중 하나에 맵핑한다. 모든 단말기가 M의 정수 약수인 블록당 N개의 심벌을 전송하는 경우, 시스템은 공동 채널 간섭 없이 Q개의 동시 전송을 처리할 수 있으며, 여기서 Q는 M/N이다. 서브캐리어 맵핑의 결과는 복소수 서브캐리어 진폭들의 세트이며, 진폭들의 N은 0이 아니다. OFDMA에서와 같이, M 포인트 역 DFT(IDFT)는 서브캐리어 진폭들을 복소수 시간 도메인 신호로 변환한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 전송을 위한 서브캐리어들을 선택하는 두 가지 방법이 존재한다. 분산 서브캐리어 맵핑 모드에서는 입력 데이터의 DFT 출력들이 전체 대역폭에 걸쳐 할당되고, 미사용 서브캐리어들은 0에 의해 점유되는 반면, 국지화 서브캐리어 맵핑 모드에서는 연속 서브캐리어들이 입력 데이터의 DFT 출력들에 의해 점유된다. SC-FDMA의 분산 서브캐리어 맵핑 모드는 본 명세서에서 분산 FDMA(DFDMA)로서 참조되고, SC-FDMA의 국지화 서브캐리어 맵핑 모드는 본 명세서에서 국지화 FDMA(LFDMA)로서 참조된다. 점유된 서브캐리어들 사이에 등거리를 갖는 분산 모드에 대한 M = Q·N의 사례를 인터리빙 FDMA(IFDMA)라 한다. N = 4, Q = 3 및 M = 12에 대한 주파수 도메인에서의 SC-FDMA 전송 심벌들의 일례가 도 7 및 도 3에 도시되어 있다.

도 8로부터 알 수 있듯이, 국지화 서브캐리어 맵핑은 채널 종속 스케쥴링(CDS)이 적용될 때 저속 사용자들에 대해 훨씬 더 높은 처리량을 산출한다. 그러나, CDS를 이용하는 LFDMA의 처리량은 사용자들이 고속으로 이동하고 있을 때 낮아진다. 이러한 상황에서는, 분산 서브캐리어 맵핑을 이용하는 정적 라운드 로빈 스케쥴링과 같은 랜덤 스케쥴링이 이로운데, 이는 오버헤드 및 계산을 필요로 하지 않기 때문이다. 따라서, CDS를 이용하는 국지화 서브캐리어 맵핑은 낮은 이동성의 사용자들에게 더 유리하고, 정적 스케쥴링을 이용하는 IFDMA와 같은 분산 서브캐리어 맵핑은 높은 이동도를 갖는 사용자들에게 더 유용하다. 또한, IFDMA는 PAPR에서 추가 이익을 갖는다. 낮은 이동도의 사용자들과 높은 이동도의 사용자들이 동시에 존재할 때, 양 타입의 서브캐리어 맵핑을 조화시키는 것은 보다 높은 데이터 및 셀 용량을 달성할 수 있다.

종래의 SC-FDMA는 사용자들 사이에 직교성을 유지하기 위해 서브캐리어들이 오버랩되지 않아야 하므로 분산 및 국지화 맵핑 스킴들 양자를 효율적으로 조화시킬 수 없다. 그러나, 본 발명에 따르면, 도 9에 도시된 바와 같이, SC-FDMA 변조에 앞서 직교 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 기술을 이용함으로써, 서브캐리어들이 오버랩되는 상태에서 양 맵핑이 공존할 수 있어, 본 발명의 단일 캐리어 코드-주파수 분할 다중 액세스(SC-CFDMA)가 달성될 수 있으며, 본 발명의 SC-CFDMA에 대한 블록도는 도 4에 도시되어 있다.

도 10은 CDS가 적용될 때 본 발명의 하이브리드 서브캐리어 맵핑 방법과 종래의 다른 서브캐리어 맵핑 방법들 간의 전체 집계 처리량을 비교하는 시뮬레이션의 결과들을 나타낸다. 도 10에 도시된 시뮬레이션 결과들은 IFDMA를 이용하는 높은 이동도의 사용자들에 대해서는 정적 라운드 로빈 스케쥴링(IFDMA: 정적)을, 그리고 LFDMA를 이용하는 낮은 이동도의 사용자들에 대해서는 CDS(LFDMA: CDS)를 이용하는 하이브리드 스케쥴링에 대한 것이다. 시뮬레이션은 총 64명의 사용자, 청크(chunk)당 16개의 서브캐리어 및 총 16 청크의 2000번의 반복을 포함하고 있다. 구체적으로, 서브캐리어들의 총 수는 M = 256이고, 청크들의 수는 Q = 16이고, 청크당 서브캐리어들의 수는 N =16이고, 사용자들의 총 수는 K = 64이며, 피드백 지연은 3 ms이다. 낮은 이동도의 사용자들은 3 km/h의 속도를 가지며, 높은 이동도의 사용자들은 60 km/h의 속도를 갖는다. 도 10에서, X축 상의 라벨 'X/Y'는 사용자들의 X 백분위수가 낮은 이동도를 갖고 사용자들의 Y 백분위수가 높은 이동도를 갖는다는 것을 의미한다. 명백히, 높은 이동도의 사용자들이 전체 사용자들의 대부분일 때('25/75' 및 '50/50'으로 라벨링된 그래프들), 하이브리드 서브캐리어 맵핑 스킴은 종래의 서브캐리어 맵핑 스킴들보다 높은 데이터 처리량을 산출한다.

바람직한 실시예들 및 첨부된 도면들에 대한 전술한 설명은 단지 예시적이고 설명적인 목적을 위해 제공되었으며, 본 발명의 범위 및 사상을 망라하거나 한정하고자 하는 의도는 없다. 실시예들은 본 발명의 원리들 및 그의 실제 응용들 최상으로 설명하기 위해 선택되고 설명되었다. 이 분야의 통상의 기술자는 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고 본 명세서에 개시된 본 발명에 대한 많은 변형이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims

데이터의 하이브리드 서브캐리어 맵핑을 위한 시스템으로서,

a) 확산기 및 SC-FDMA 변조 유닛을 포함하는 송신기 - 입력 데이터는 상기 확산기에서 복소수들의 시퀀스로의 변환에 의해 확산되고, 이후 변조를 위해 상기 SC-FDMA 변조 유닛으로 보내지고, 상기 SC-FDMA 변조 유닛은 N-포인트 이산 푸리에 변환(N-포인트 DFT), 서브캐리어 맵핑, M-포인트 이산 푸리에 역변환(M-포인트 IDFT) 및 순환 프리픽스(CP) 삽입을 위한 모듈들 또는 서브루틴들을 포함함 -;

b) 역확산기 및 SC-FDMA 복조 유닛을 포함하는 수신기 - 수신되는 데이터는 상기 SC-FDMA 복조 유닛에서 복조되고, 상기 역확산기에서 역확산되며, 상기 복조 유닛은 순환 프리픽스(CP) 제거, M-포인트 이산 푸리에 변환(M-포인트 DFT), 서브캐리어 디맵핑 및 등화, 및 N-포인트 이산 푸리에 역변환(N-포인트 IDFT)을 위한 모듈들 또는 서브루틴들을 포함함 -; 및

c) 데이터가 전송되는 적어도 하나의 채널 - 상기 송신기에 의해 조작되는 상기 입력 데이터는 상기 송신기로부터 상기 적어도 하나의 채널을 통해 송신 데이터로서 전송되고, 상기 수신기에 의해 수신되는 수신된 데이터임 -

을 포함하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 시스템은 현재 채널 조건들에 매칭하도록 변조 포맷 및 전송 비트 레이트를 구성하는 시스템.
제2항에 있어서,

상기 SC-FDMA는,

a) N-포인트 DFT를 수행하여 입력 심벌들의 주파수 도메인 표현을 생성하고,

b) 서브캐리어로의 N-포인트 DFT 출력들의 각각을 Q_code 및 Q_frequency 값들과 연계하여 M(>N)개의 직교 서브캐리어들 중 하나에 맵핑하고,

c) M-포인트 IDFT를 수행하여 서브캐리어 진폭들을 복소수 시간 도메인 신호로 변환하고,

d) 각각의 상기 복소수 시간 도메인 신호를 이용하여 단일 주파수 캐리어를 변조하고,

e) 변조된 심벌들을 순차적으로 전송함으로써 상기 입력 데이터를 변조하는

시스템.
제3항에 있어서,

M은 256개의 서브캐리어이고,

N = M/Q는 M의 정수배이고,

Q는 심벌 시퀀스의 대역폭 확장 계수이고, Q는 또한 Q_code x Q_frequency와 동일하고,

Q_code는 이용 가능한 코드 세트들의 수이고,

Q_frequency는 각각의 코드에 대해 이용 가능한 주파수 세트들의 수인 시스템.
제4항에 있어서,

상기 송신기는 또한,

a) 다중 경로 전파로 인한 블록간 간섭(IBI)을 방지하기 위한 보호 시간(guard time)을 제공하기 위해 순환 프리픽스(CP) 삽입으로서 지칭되는 한 세트의 심벌들을 삽입하고 - CP는 각각의 블록의 시작에 추가되는, 블록의 최종 부분의 사본임 -;

b) 대역외 신호 에너지를 줄이기 위해 펄스 쉐이핑(pulse shaping)으로서 지칭되는 선형 필터링 동작을 수행하는 시스템.
제5항에 있어서,

상기 SC-FDMA 복조 유닛은,

a) 수신된 데이터 신호로부터 상기 순환 프리픽스(CP)를 제거하고,

b) M-포인트 DFT를 수행함으로써 상기 수신된 데이터 신호를 주파수 도메인으로 변환하고,

c) 상기 서브캐리어들을 디맵핑하고,

d) 주파수 도메인 등화를 수행하고,

e) N-포인트 IDFT를 수행함으로써, 등화된 심벌들을 시간 도메인으로 역변환함으로써 상기 수신 데이터를 복조하는

시스템.
제6항에 있어서, 상기 데이터는 무선 광대역 전송들인 시스템.
하이브리드 서브캐리어 맵핑을 이용하여 데이터를 송신하고 수신하기 위한 방법으로서,

a) 송신기에서,

i) 입력 데이터를 복소수들의 시퀀스로의 변환에 의해 확산시키는 단계;

ii) N-포인트 DFT를 수행하여 입력 심벌들의 주파수 도메인 표현을 생성하는 단계;

iii) 서브캐리어로의 N-포인트 DFT 출력들의 각각을 Q_code 및 Q_frequency 값들과 연계하여 M(>N)개의 직교 서브캐리어들 중 하나에 맵핑하는 단계;

iv) M-포인트 IDFT를 수행하여 서브캐리어 진폭들을 복소수 시간 도메인 신호로 변환하는 단계;

v) 각각의 상기 복소수 시간 도메인 신호를 이용하여 단일 주파수 캐리어를 변조하는 단계; 및

vi) 변조된 심벌들을 적어도 하나의 채널을 통해 순차적으로 전송하는 단계; 및

b) 수신기에서,

i) 수신된 데이터 신호로부터 순환 프리픽스(CP)를 제거하는 단계;

ii) M-포인트 DFT를 수행함으로써 상기 수신된 데이터 신호를 주파수 도메인으로 변환하는 단계;

iii) 상기 서브캐리어들을 디맵핑하는 단계;

iv) 주파수 도메인 등화를 수행하는 단계;

v) N-포인트 IDFT를 수행함으로써 등화된 심벌들을 시간 도메인으로 역변환하는 단계; 및

vi) 상기 수신된 데이터 신호를 역확산시키는 단계

를 포함하는 방법.
제8항에 있어서,

M은 256개의 서브캐리어이고,

N = M/Q는 M의 정수배이고,

Q는 심벌 시퀀스의 대역폭 확장 계수이고, Q는 또한 Q_code x Q_frequency와 동일하고,

Q_code는 이용 가능한 코드 세트들의 수이고,

Q_frequency는 각각의 코드에 대해 이용 가능한 주파수 세트들의 수인 방법.
제9항에 있어서,

a) 다중 경로 전파로 인한 블록간 간섭(IBI)을 방지하기 위한 보호 시간을 제공하기 위해 순환 프리픽스(CP) 삽입으로서 지칭되는 한 세트의 심벌들을 상기 입력 데이터에 삽입하는 단계 - CP는 각각의 블록의 시작에 추가되는, 블록의 최종 부분의 사본임 -; 및

b) 대역외 신호 에너지를 줄이기 위해 상기 입력 데이터에 대해 펄스 쉐이핑으로서 지칭되는 선형 필터링 동작을 수행하는 단계

를 더 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 데이터는 무선 광대역 전송들인 방법.
국지화되고 분산된 서브캐리어 맵핑들을 하기 위한 방법으로서,

A) 이진 입력 신호를 몇개의 가능한 변조 포맷들 중 하나에서 복소수들의 시퀀스(x_n)로 변환함으로써 상기 이진 입력 신호를 확산시키는 단계;

B) 각각의 단말기의 현재 채널 조건들에 매칭하도록 상기 변조 포맷, 및 그에 따른 전송 비트 레이트를 구성하는 단계;

C) 변조 심벌들(x_n)을, N개의 심벌들을 제각기 포함하는 블록들로 그룹화하는 단계;

D) N-포인트 이산 푸리에 변환(DFT)을 수행하여 입력 심벌들의 주파수 도메인 표현을 생성하는 단계;

E) N개의 DFT 출력들의 각각을, Q_code 및 Q_frequency 값들과 연계하여, 전송 될 수 있는 M(>N)개의 직교 서브캐리어들 중 하나에 맵핑하는 단계 -

M의 전형적 값은 256개의 서브캐리어이고,

N = M/Q는 M의 정수배이고,

Q는 심벌 시퀀스의 대역폭 확장 계수이고, 이에 따라 모든 단말기가 블록당 N개의 심벌을 전송하는 경우, 상기 시스템은 공동 채널 간섭(co-channel interference)없이 Q개의 동시 전송을 처리할 수 있고,

Q는 또한 Q_code x Q_frequency와 동일하고, Q_code는 이용 가능한 코드 세트들의 수이고, Q_frequency는 각각의 코드에 대해 이용 가능한 주파수 세트들의 수이고, Q_code는 개별 맵핑 스킴들에서 심벌들을 구별하고, 이에 따라 서브캐리어 맵핑의 결과는 한 세트의 복소수 서브캐리어 진폭들임 -;

F) M-포인트 역 DFT(IDFT)를 수행하여 상기 서브캐리어 진폭들을 복소수 시간 도메인 신호로 변환하고, 이후 각각의 상기 복소수 시간 도메인 신호가 단일 주파수 캐리어를 변조하고, 변조된 심벌들이 순차적으로 최종적으로 전송되도록 하는 단계;

G) 상기 수신된 신호를 M-포인트 DFT를 통해 주파수 도메인으로 변환하고, 상기 서브캐리어들을 디맵핑하고, 이후 주파수 도메인 등화를 수행하는 단계 - 상기 등화는 단일 캐리어를 이용하는 변조에 의해 유발되는 심벌간 간섭에 대항하기 위해 필요함 -; 및

H) 등화된 심벌들을 N-포인트 IDFT를 통해 시간 도메인으로 역변환하고, 상기 시간 도메인에서 검출 및 디코딩을 수행하는 단계

를 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 이진 입력 신호는 무선 광대역 전송들인 방법.